長鋼9 號高爐爐前均衡出鐵管理探析

閆 波， 霍育軍

（首鋼長治鋼鐵有限公司煉鐵廠， 山西 長治 046031）

9 號高爐于2019 年4 月實施大修改造工程后，對爐前出鐵場進行了平坦化改造，引入了擺動溜槽撥罐出鐵技術和嘉恒法渣處理工藝。隨著高爐強化冶煉的進行，鐵水產量逐步提升，對爐前管控也越來越嚴格。為了適應高爐強化冶煉的需要，在爐前管控及組織方面做了大量工作，取得了一些經驗，為提高高爐冶煉強度奠定了堅實的基礎。

1 現存問題

1.1 出鐵場布置

9 號高爐設2 個鐵口，夾角為80°，共用一矩形出鐵場。每個鐵口擁有獨立的泥炮、開口機、擺動溜槽等設備，泥炮和開口機布置于同側。出鐵場下布置4條鐵路線，其中2 條鐵路線由2 個擺動流嘴共用，作為出鐵主輔線路，另2 條鐵路線為運輸線。出鐵制度為雙鐵口輪流出鐵，無法做到重疊出鐵，隨著冶強不斷提高，若不能及時打開鐵口，爐內易發生憋風現象，影響爐況順行。

1.2 出鐵間隔較長

堵口后困鐵時間、走罐拉運下爐對位時間、開鐵口時間的總和為出鐵間隔時長。據統計分析，2020 年出鐵間隔在28～40 min，其中走罐至下爐鐵次對位時間約占20 min，占比最大。主要原因在于：

1）出鐵線僅能單方向（由南向北）進出罐，無法做到雙向進出罐，同時引入了鐵水罐開揭蓋工藝，進罐時間又進一步延長。

2）為更好服務于煉鋼工序，公司推行鐵水“一罐到底”工藝，其核心技術是高爐精準出鐵、鐵水運輸、向轉爐兌鐵水的整個過程均使用同一個鐵水罐，中途不倒罐。高爐鐵水罐直接進轉爐，節省了煉鋼的鐵水包，減少了鐵水二次倒罐環節，避免了鐵水溫降、鐵水飛濺損失和環境污染，同時節約了混鐵爐等相關設備的運行費用[1]。為滿足“一罐到底”需求，目前公司配備一種容量鐵水罐，最大凈裝鐵水量75 t，罐裝鐵量按預約裝鐵，裝鐵量約55～65 t。因鐵水罐容量小，為保證高爐來風，鐵罐數需備足“5+1”個罐以上，休風時，為出盡渣鐵，按“7+1”備罐或南北鐵場同時出鐵（南場備罐“1+1”、北場備罐“4+1”)組織。鐵次所需鐵罐數量多造成編組、對位時間較長，對罐易晚點。

3）鐵口維護不到位，鐵口深度深淺不一。鐵口過深、難開，會使出鐵間隔延長。鐵口淺，雖易于維護，好開鐵口，但不利于高爐的長壽，出鐵后爐缸的渣鐵液面仍處于較高水平，不利于促進爐況穩定順行。

1.3 爐型及爐況影響較大

2021 年采用以燒結礦為主的爐料結構，具體為燒結礦配比80%～84%，球團礦配比3%～6%，生礦配比12%～15%。此種爐料結構相對于低燒結配比的爐料結構，其軟熔帶低而厚，隨著高爐產量提高和焦比降低，焦炭負荷逐步加重，焦窗減小，爐內壓差升高，易造成憋風現象，導致爐溫被迫波動。在爐溫波動較大情況下，當爐溫高時，渣鐵流動性惡化，渣鐵未出凈，鐵口易來風；爐溫低時，鐵口不易來風，鐵口出鐵均勻性打破，最大出鐵量相差300 t。

2 改進措施

隨著產量任務不斷加重，重視爐前管理、爐內外統一管理及雙鐵口均衡出鐵則顯得尤為重要。通過不斷摸索與總結經驗，實現了生鐵產量3 860 t/d，利用系數3.56 t/（m3·d）的目標。

2.1 縮短出鐵間隔

保證合理的出鐵間隔能夠達到南北鐵口出鐵均勻的目的，降低出鐵不均對高爐的影響，為強化冶煉創造有利條件。受高爐自身條件限制，走罐至下爐對罐時間較長，約30 min，在不加大設備投入改造的基礎上，采取對外強化溝通聯系、對內推行“列車頭式”作業管理模式，對鐵路線路進行改造，對出鐵線與運行線增加岔道，縮短重罐等待時長，降低出鐵間隔，從而為強化冶煉、縮短出鐵時長及均衡出鐵創造條件。

2.2 制定爐前操作標準化作業

2.2.1 日爐次標準

日爐次標準≥13 爐，比例達到90%以上。確定合理的出鐵次數，按照日產量和安全容鐵量計算出高爐

式中：Vn為鐵口中心線到風口中心線之間的爐缸容積（以無渣口高爐以風口中心線與鐵口中心線的距離減0.5 m 計算），m3；ρ鐵為鐵水密度，取7.0 t/m3；0.6 為安全系數。

按日產量3 850 t/d 計算，日出鐵爐次應為9 爐次。按高爐實際運行情況，在南、北兩個出鐵場交替出鐵的情況下，兩次出鐵間隔時間約為30～35 min，出鐵時長維持在70 min，則日出鐵次數為13 爐次。隨著產量增加，鐵次適當增加，確定了爐前日出鐵爐次為13～14爐次的攻關目標。

2.2.2 鐵量差、流速、開孔方式標準

為做到及時排凈渣鐵，滿足均衡出鐵要求，確定爐次鐵量250～350 t，鐵量差在10%以內，鐵水流速3.5～4.5 t/min。保持適宜的渣鐵流速，對按時出盡渣鐵、爐況穩定順行和沖渣安全有重要影響。渣鐵流速與鐵口直徑、鐵口深度、炮泥強度（耐腐蝕與溶蝕能力）、出鐵口的內徑粗糙程度、爐缸鐵水和熔渣層水平面厚度、爐內的煤氣壓力等因素相關。其中渣鐵流速對鐵口直徑的影響最大，與渣鐵侵蝕掉的炮泥量成正比[2]。

在對鐵孔孔徑的維護上：一方面選擇質量穩定的炮泥供應商，并能根據實際需求對炮泥性能進行改進；另一方面規范開口方式，選用Φ55 mm、Φ50 mm的標準鉆頭進行開孔作業，Φ55 mm 的鉆頭預鉆1.8 m，可縮短出鐵間隔，對位后鉆至2.0 m，Φ50 mm 鉆頭鉆至2.3 m，鋼釬捅開鐵口，嚴禁潮濕鐵口出鐵，從而形成鐵口直徑合適、鐵口孔壁直且光滑、液態渣鐵以穩定的股流從鐵口流出而不會四處噴濺的理想鐵口孔道。

2.2.3 鐵口深度標準

鐵口深度通常為鐵口區域爐墻厚度的1.2～1.5倍，高爐爐墻厚度1.9 m，則鐵口深度應在2.3～2.9 m，結合實際情況，確定了鐵口深度在2.4～2.6 m。

2.2.4 打泥量標準

穩定的泥量是保證鐵口深度的必要條件。出鐵量、出鐵間隔、冶煉強度等對打泥量皆有影響。打泥量標準應當是“鐵口深度正常，開口時鐵口堵泥潤而不濕、實而不硬”[3]。據統計，炮泥使用量在（2±0.5）格左右時，能保證鐵口深度。出鐵量大時取上限，反之取下限；鐵口較深、潮泥量較大時取上限，反之取下限；渣鐵未出凈時取上限，反之取下限等。

2.3 做好特殊爐況下的出鐵組織

由于高爐僅有兩個鐵口，在鐵溝澆筑、更換擺動溜槽、渣壕修補時只能采用單鐵口出鐵。為保證單鐵口出鐵期間高爐生產穩順、安全，制定了《單鐵口出鐵管理辦法》，明確了澆筑前對渣處理系統的確認、爐前重點設備過剩維護及應急預案的制定。對單鐵口出鐵期間的管理進行升級，并采取以下措施：改用快干、快速燒結炮泥，以保證在單鐵口連出期間鐵口工作穩定，渣鐵排放干凈順暢；避免燒鐵口、燜炮、潮鐵口出鐵等不利于鐵口通道穩定的操作；保證爐溫穩定，w（Si）=0.30%～0.60%，鐵水爐溫在1 460～1 500 ℃；鐵水罐實行拉重配空，過渡罐要求使用鐵次≤3 次，縮短進罐時間。

2.4 加強爐前設備管理

提升爐前設備管控水平，杜絕因設備故障導致的慢風和休風。在定風量操作下，無計劃慢風、休風，將嚴重破壞高爐冶煉進程，破壞生產穩定持續性。重視爐前的設備管理是爐前出鐵的必要條件，要按鐵次對爐前四大設備（泥炮、開口機、粒化塔、擺動溜槽）進行點檢，杜絕隱患出鐵。為保證出鐵安全，對鐵水罐實行軌道衡稱重，鐵水罐皮重達到120 t 時，開啟聲光報警，特殊情況下通過鐵水罐窺視孔觀察罐內液面情況，進行放鐵操作。

2.5 加強爐內外統一管理

爐內外管理統一是適應高爐快節奏生產需求的管理模式，要求值班工長落實《爐前出鐵制度》，對爐前操作行為進行規范，并根據爐內情況指導爐前出鐵。《爐前出鐵制度》主要包括出鐵前的檢查確認，開鐵口方式的指導與要求，出鐵中的出鐵速度、擺罐確認及堵口情況的及時掌握。此外，工長還需掌握爐內外情況，做到爐內爐外統一管理，以達到均衡出鐵的要求。

3 結語

自2019 年開爐以來，9 號高爐持續穩定順行、高產高效，目前生鐵產量穩定在3 850 t/d 左右，2020—2021 年日均爐次為13.7，鐵口合格率90%，全風堵口率99%，正點出鐵率100%。爐前作業水平的高低直接影響爐內順行，高爐爐前安全、穩定、均衡出鐵，是高爐穩定順行的保障。爐前作業標準、作業原則和制度的制定，以及由此形成切實有效的運行模式，是強化冶煉下均衡出鐵的保障。在單鐵場雙鐵口輪流出鐵的出鐵制度下，提升爐前組織管理水平，最終實現了渣鐵均衡出凈及“爐內爐外良性互動”。